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基于分岔理论的风电场电压稳定性评估

作　者: 马乐
导　师: 颜湘武
学　校: 华北电力大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 风力发电双馈感应发电机分岔理论 N-1原则灵敏度风电穿透功率
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

风力发电是一种绿色无需开采运输的能源,是目前技术最为成熟的可再生能源发电方式。随着风电发电技术的发展,越来越多的大型风电场开始接入到电网中。电力公司十分担心大规模的风电并网运行将会影响系统的供电质量和可靠性。因此,如何确定系统可以接受的最大风电装机容量,即系统的穿透功率极限计算成为十分紧迫的研究课题。风能作为一种清洁能源在电力系统中已经得到了越来越大规模的应用。然而,风电的随机性和间歇性的特点,不能保证输出平稳的功率,这对电网的安全运行带来了困难和挑战。当前,大容量兆瓦级、高并网电压等级的风力发电设备的制造技术已经成熟,由大量风电机组构成的风电场规模已经可以达到数十万千瓦,发展大型并网风力发电场已成为一种趋势。随着风电容量在电力系统中的比例逐步提高,风电对电力系统的影响正从局部到整体逐步扩大,并且风电接入电网也表现出了与以往不同的特点,如单个风电场容量增大,接入点的电压等级提高等。风电的这些新的特点使得风电影响的电网范围较以往更加扩大了,在局部电网中,风电甚至改变了电网原有的潮流分布和线路传输功率。本文使用分岔理论,基于PSCAD暂态计算环境,对含双馈风机的九节点电网进行暂态计算,通过观察风电接入点和系统中主要节点的PV曲线,验证了使用PV曲线确定风电穿透功率极限的有效性;通过灵敏度分析法,确定了电网中最能体现电网特性的观测节点和N-1故障位置的选取方法;在上述理论分析基础上,进一步考虑风电接入时实际电网的高峰、低谷不同负荷状态、风电接入220kV和110kV不同电压等级,以及电网N-1故障等情形下,综合计算某沿海地区电网接纳风电的穿透功率极限,并评估规模化风电接入该电网后对系统的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章引言  9-15
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外风电研究发展概况  10-11
    1.2.1 国内外风电的发展  10
    1.2.2 国内风电的发展  10-11
  1.3 风电存在的主演问题和技术困难  11-14
    1.3.1 风力发电发展概况  11-12
    1.3.2 风电并网的技术要求  12
    1.3.3 风电并网存在的问题  12-14
  1.4 本文所做的工作及其意义  14-15
第2章电网电压稳定问题的研究  15-19
  2.1 电压稳定的基本概念  15
  2.2 电压稳定性分析方法  15-16
  2.3 分岔理论与电力系统电压稳定  16-18
    2.3.1 分岔理论的基本概念  16
    2.3.2 分岔理论在电力系统中的应用  16-17
    2.3.3 分岔理论在电压稳定分析中的应用  17-18
  2.4 本章小结  18-19
第3章电网中灵敏度的分析  19-24
  3.1 灵敏度分析方法的介绍  19
  3.2 灵敏度指标在电力系统中的应用  19-20
  3.3 灵敏度分析法确定主要观测节点  20-21
  3.4 系统中选取灵敏度最大点的算例  21-23
  3.5 本章小结  23-24
第4章双馈风机的建模仿真与分析  24-38
  4.1 双馈感应风力发电机概况  24-30
    4.1.1 双馈感应风力发电机的组成和基本原理  24
    4.1.2 双馈感应风力发电机的模型  24-30
      4.1.2.1 风力机的模型  24-26
      4.1.2.2 风力发电机的原理与模型  26-27
      4.1.2.3 双馈感应风力发电机控制系统的建模  27-30
  4.2 电力系统仿真软件PSCAD 介绍  30-31
  4.3 双馈风机的仿真算例  31-33
  4.4 电网中使用PV 曲线分析风电穿透功率  33-37
  4.5 本章小结  37-38
第5章风电并网对电网电压稳定影响的分析  38-54
  5.1 主要仿真内容  38
  5.2 PSACD 下电气元件及网架结构的建模  38-45
    5.2.1 变压器在PSCAD 中的建模  38-39
    5.2.2 线路在PSCAD 下的建模  39-42
    5.2.3 发电厂在PSCAD 下的建模  42-43
    5.2.4 负荷及无功补偿装置在PSCAD 下的建模  43-45
  5.3 不同情况下风电对电网电压稳定性的影响  45-53
    5.3.1 某沿海电网的风电并网仿真  45-46
    5.3.2 不同负荷情况下风电接入的仿真  46-48
    5.3.3 风电接入不同电压等级的影响分析  48-50
    5.3.4 N-1 故障时风电对系统电压稳定的影响  50-53
  5.4 本章小结  53-54
第6章结论与展望  54-56
  6.1 结论  54-55
  6.2 展望  55-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  60-61
致谢  61-62
详细摘要  62-72

基于分岔理论的风电场电压稳定性评估

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